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    加拿大矿山。 张锦洪 摄

    澳大利亚矿石港口

    目前,世界各国高度重视关键矿产(也译为“危机矿产”),国际机构、政府部门、行业组织和科研院所均从不同侧面开展了专项调查或研究。

    关键矿产是出于资源、经济、环境、技术等各种原因而导致供应上可能存在一定障碍和风险的矿种,具有重要性、战略性、稀缺性、动态性等特点,是现代化经济体系建设急需、生态文明建设必需、新能源等新兴战略产业发展特需的矿种。

    世界主要国家管理关键矿产在战略、清单、风险、政策等方面都有各自的经验,对我国关键矿产的研究和管理工作具有借鉴意义。

    1 战略管理

    当前,世界范围内对关键矿产的理论研究、评估方法、产业政策等方面的管理,已经上升到全局、系统、长远的战略高度,逐步形成了各个国家或地区关键矿产发展战略。

    美国:将确保关键矿产安全和可靠供应上升为联邦战略

    2008年,美国国家科学研究委员会发布《矿产资源、关键矿产和美国经济》研究报告。2011年,美国能源部发布《关键矿产战略》研究报告。2017年,美国总统特朗普签署《关于确保关键矿产安全和可靠供应的联邦战略》总统行政命令,强调关键矿产是对美国经济和国家安全至关重要的非燃料矿产或矿物原材料,如果没有这些矿产资源,将会对美国经济和国家安全产生重大影响。

    研究数据表明,美国拥有大约价值6.2万亿美元矿产资源储量,但每年仍进口近70亿美元矿产品,美国军工部门每年需要进口75万吨矿产品,包括夜视镜使用的镧、光学跟踪设备使用的铍、防弹衣使用的镍和阿帕奇直升机使用的银。调查表明,美国90%的制造业高管对能否及时获得所需关键矿产表示担忧。美国地质调查局数据表明,42种非燃料矿产中,有11种净进口依存度高于90%,而且国外生产高度集中,对新兴技术来说是不可替代的矿种。因此,美国将确保关键矿产安全和可靠供应上升为联邦战略。

    欧盟:以安全获取关键原材料为目标

    欧盟于2008年发起《原材料倡议》,提出以安全获取关键原材料为目标的关键矿产战略。2010年,欧盟定义“关键原材料”是经济意义重要的、供应风险高的非燃料矿产或矿物原材料。欧盟委员会(欧盟唯一有权起草法令的机构)于2012年起6年内先后发布《为欧洲未来福祉提供原材料》《迈向循环经济》《关于欧盟循环经济行动的报告》《投资智能、创新和可持续发展工业——重新制定欧洲工业政策战略》《关键原材料和循环经济报告》,均涉及关键矿产发展战略。

    其中,关键矿产发展战略要点包括:支撑欧洲工业政策,提振欧洲工业竞争力;加强新矿山开发,增加关键原材料产量;促进关键矿产有效利用和再循环,将循环经济作为欧盟优先领域;提高欧盟各国各机构和广大投资者对关键原材料潜在供应风险和发展机会的认识;在贸易谈判、处理纠纷过程中重点关注关键矿产进口依存度,在实施《2030年可持续发展议程与目标》中充分发挥关键原材料的作用。

    欧盟成员国也相继制定关键矿产发展战略。比如:《法国战略金属计划(2010)》《德国原材料战略(2010)》《荷兰原材料政策(2011)》《葡萄牙地质资源和矿产资源国家战略(2013-2020年)》《瑞典关键矿产发展战略》《芬兰矿产资源战略(2010)》等。

    英国:提出以关键矿产为重点的自然资源联合战略

    英国《资源安全行动计划(2012)》是一项自然资源联合战略,详细介绍英国政府认识到关键矿产的重要性和必要性,加强国家资源战略和关键矿产的评估研究,为企业提供解决关键矿产供给风险的行动框架,建立一个在政府与现有伙伴关系基础上的关于自然资源问题的行动计划。2018年7月,英国政府发布《国家规划政策框架》强调,促进关键矿产的可持续利用,为国家发展的需要提供足够的矿物供应,并对此制定专门的规划和政策。

    澳大利亚:战略强调抢抓机遇、发挥优势、延续繁荣

    澳大利亚是一个大宗矿产品主要出口国,2018~2019年度,资源和能源出口总额将创下2520亿澳元的新高。该国2013年发布研究报告《高科技世界的关键矿产:澳大利亚供应全球需求的机会》,分析了澳大利亚关键矿产的资源潜力,认为关键矿产是对全球及主要经济体发展至关重要的矿产资源。2018年,澳大利亚“资源2030工作组”发布近20年来最新一份国家资源声明《澳大利亚资源:确保子孙后代的繁荣》研究报告。研究报告高度重视电池产业和其他关键矿产下游产业,进一步强调寻找生产、加工和出口新材料的机会。

    日本:战略要求高度重视海外矿产资源可靠供应

    2012年,日本政府发布《矿产资源安全战略》,其战略重点是安全有效地从世界各资源国家获取关键矿产,战略要求是政府高度重视海外矿产资源的可靠保障。在《矿产资源安全战略》指导下,日本当年就与越南签署了在越方境内联合勘查稀土的协议。

    2 清单管理

    近年来,世界各国关于关键矿产评估方法的研究比较活跃,并在实际操作中运用相关模型形成了关键矿产的目录清单,成为关键矿产管理的重要手段和基本方法。

    国外关键矿产目录概况

    2011年,美国能源部分析了风能涡轮机、电力汽车、太阳能电池和节能照明设备所需要的14种关键矿产。2016年,美国国家科学技术委员会发布《关键矿产的评估方法和初步应用》研究报告,确定了32种关键矿产目录,其中对铂族金属的研究更加充分,对硅以及有关合金高度重视,在关键矿产目录中突出铂族金属、硅及有关合金的排序。2018年,美国内政部公布新的关键矿产目录共35个矿种,与2016年目录相比增加了砷等非金属,以及铀、锂、铷、铯等高技术产业应用广泛且发展前景看好的矿产。

    2010年,欧盟发布关键原材料评估方法,决定建立关键原材料目录,并且每3年一次更新目录。2011年评估出14种关键原材料,2014年评估出20种关键原材料,2017年从61个原材料中评估出27种关键原材料。

    澳大利亚资源能源和旅游部结合自身国情和矿情发布关键矿产目录,评估分为一类和二类资源关键性指数。2013年,澳大利亚地质调查局确定了稀土、铂族金属、钴、镍、铬、锆、铜、铟等22种关键矿产目录。

    英国地质调查局在2011年和2012年研究矿产资源供应风险指数,并定期进行关键矿产目录更新。英国地质调查局的评估方法不断改善,2015年确定了稀土元素组、锑、铋、锗、钒、镓、锶、钨、钼、钴、铟等40种关键矿产目录。

    国外目录清单主要特征

    一是关键矿产目录中的矿产种类,大多数大宗矿产不在目录之中。而铜和铝这两种20世纪的大宗金属,在21世纪仍将有较大的需求量,主要原因是能源产业发展的驱动,特别是电动汽车和输配电、电缆等领域的需求。这在一定程度上也表明,随着全球的经济发展和技术进步,经济结构调整和产业结构升级,所需要的矿产种类在发生变化。

    二是关键矿产目录中的矿产种类,非金属矿种数量不多但相对集中。主要包括天然晶质石墨、萤石、重晶石、硅藻土、滑石等少数几种特种非金属。与金属矿产相比,非金属矿产的开发利用仍然存在很大程度的不足,这需要材料技术方面的重大创新与突破。

    三是关键矿产目录中的矿产种类,相似度非常高的矿种是“三稀金属”。主要包括稀土、锂、钴、镍、锰、钨、铍等稀有、稀土和稀散金属。这些都是未来国际竞争的重要矿种,是高新技术发展的关键矿种,是生态文明建设的必需矿种。

    四是一些国家或地区将不少特种金属合金列入关键矿产目录。合金元素指的是在冶炼金属的过程中加入一定数量的一种或多种金属或非金属元素从而获得材料的特殊性能,如提高强度、改善抗氧化性能、提高塑性和工艺性能等,而这些添加进去的辅助性元素材料就叫作合金元素。

    五是关键矿产目录是动态的,不同关键矿产的危机性也是动态的。这主要取决于技术的进步和产业的调整。比如,欧盟委员会关键矿产目录,原则上每3年调整一次,每次调整时,可能增删一些关键矿产的种类,也可能对一些关键矿产的危机性进行调整。比如锂,在早期一些关于关键矿产的研究报告中,或者将锂排除在外,或者评估锂的危机性较低,但随着电动汽车的发展,近期一些关于关键矿产的研究,均将锂列入目录之中并加以重点分析和研究。

    3 风险管理

    近年来,全球范围内围绕关键矿产竞争日趋激烈,并呈现复杂化、扩大化的态势。强化关键矿产风险因子管理,成为各国政府矿政管理的重点工作。

    重点矿种是关键矿产管理重中之重

    美国地质调查局研究的42种非燃料矿产中,国内资源或产能无法满足国内需求的矿种有11种,包括铼、铂、钯、钛、锰、铬、锂、锆、钽、铌、铑,都是在现代社会发挥重要作用的关键矿产。

    未来的资源冲突和供给风险则可能更多地集中于对某些非燃料矿产的竞争,比如锂、镍、钴等,其原因是这些危机性十分突出的重点矿种的广泛运用,使得一批又一批新兴技术成为可能或现实。例如:锂是电动汽车的重要燃料。研究预测,2035年全球锂需求量可能比2017年增长30倍,未来关于锂资源的市场竞争将非常激烈。由于电池中含镍钴锰三元材料,未来镍需求量也将会大幅度增加。而钴作为一种非常稀缺的矿产,2016全球钴消费中用于电池生产的钴的比例上升至46.5%。

    净进口依存度是关键矿产管理的基本因子

    美国地质调查局认为,净进口依存度是量化一个国家对某种矿产品来自国外的消费量,可以观察国外来源的关键矿产的潜在供应中断风险。2017年,美国地质调查局提供了90多种非燃料矿产和原材料的生产、消费和进口依存度数据,将这些数据合并为每种矿产品的“净进口依存度”,对美国关键矿产进行分析,并提出满足美国关键矿产需求的建议。

    生产集中度是关键矿产管理的重要指标

    生产集中度,是指某个行业的相关市场内若干家最大的排名靠前的企业所占市场份额的总和,是对整个行业的市场结构集中程度的测量计算,是市场实力的重要量化指标。在美国等国家或地区关键矿产评估方案中,生产集中度是主要指标。

    根据美国地质调查局的数据,全球70%的锂资源储量在智利、玻利维亚和阿根廷,锂矿生产的国家集中度已经远远高于10年前水平,由此导致锂矿供不应求,价格维持强势。另外,2017年刚果(金)钴矿资源占全球钴储量和产量的50%和60%。

    地缘政治是关键矿产风险的一个瓶颈

    地缘政治是根据各种地理要素和政治格局的地域形式,分析和预测世界或地区范围的战略形势和有关国家的政治行为,把地理因素视为影响甚至决定国家政治行为的一个基本因素。在世界范围的关键矿产竞争中,地缘政治往往发挥出难以预测的作用。对于政府主导自然资源海外投资尤其是关键矿产投资的国家而言,总体上看,更加关注地缘政治而非市场意义,使地缘政治成为关键矿产供给中断的突发风险和管理瓶颈。以钴为例,当前全球最大的钴供应国刚果(金),政局时有动荡,政府治理指数扭曲,导致钴供应风险加大。

    综合协调是关键矿产风险减缓的有效途径

    一是各国政府在关键矿产竞争中扮演着重要角色。美国于1970年颁布相关法律,强调提振美国矿产资源产业,促进国内矿业发展,积极开展循环利用;1980年又提出确保涉及国家安全和经济发展的关键矿产的稳定供应;近几年特朗普签署总统行政命令,高度重视关键矿产问题。其他各国政府矿政部门在关键矿产管理也中积极作为,其主要职能是确定关键矿产目录清单,开展关键矿产调查评价,简化矿业权审批程序,营造良好投资环境,促进关键矿产勘查,鼓励关键矿产开发。

    二是学术界在关键矿产研究中发挥出基础性作用。关键矿产是全球矿产资源政策研究的热点课题。比如:美国国家科学研究委员会2008年发布研究报告和矿种目录;白宫成立危机原材料研究小组,主要职能是推进关键矿产基础研发,促进关键矿产供应多样性,提供关键矿产市场风险信息,建立联邦基金,评估市场风险,提供决策支撑。

    三是矿业界将矿产勘探开发的重点向关键矿产转移。2014年,英国石油公司BP公司发布研究报告,其特点是从能源消费角度予以考虑,分析未来可能出现的新能源消费路径,加大关键矿产勘探开发的投入。

    4 政策管理

    目前,世界范围内的关键矿产管理政策,可以概括为扩大国内供给、稳定全球供应、加强循环利用、推进技术研发等4个方面。

    扩大国内供给

    一是加强国内关键矿产资源评价。美国开展了现代历史上首次关于关键矿产的全国地质调查。欧盟提出建立原材料战略数据库,通过有效畅通的数据来支撑矿产资源评价。利用欧盟资助的各类项目,提供有关地质信息,以支持获取关键矿产的空间土地利用计划。2010年欧盟特设改善矿产资源开采框架条件工作组,实施相关计划,其目标都是评价尚未查明储量的矿产资源,重点是关键矿产。

    二是鼓励开展国内关键矿产勘查。美国强调查明关键矿产新的来源,确保美国矿业公司和生产企业可以采取电子方式获得美国国土范围内最先进的地形、地质和地球物理数据。欧盟鼓励成员国增加国内采矿业投资,加大关键矿产勘查力度。

    三是简化关键矿产矿业权审批流程。美国要求精简矿业权租让和许可程序,加快关键矿产资源准入速度,推动勘探、生产、加工、回收和冶炼进程。欧盟鼓励成员国制定矿产资源政策,使得矿产资源勘查和开发审批流程更加有效、清晰、易懂,简化行政程序。

    稳定全球供应

    稳定全球供应是世界主要国家保障关键矿产供应的重要手段。提高国外来源的关键矿产保障程度,是各个国家对关键矿产关注的重点,也是关键矿产管理的要点。美国政府明确提出,改变关键矿产依赖国外供给的格局,欧盟的主要目标是加大国外关键矿产供给力度。稳定全球供应、降低国外供给风险,成为各国关键矿产管理的重要任务。

    加强循环利用

    当前,全球关键矿产最终产品的回收率很低,许多情况下不到1%。世界各国都在研究制定和积极实施关键矿产最终产品回收利用的措施,形成全产业链的高效回收利用,推进循环经济。欧盟于2015年提出《迈向循环经济》报告,2017年提出《关于欧盟循环经济行动的报告》,2018年提出《关键原材料和循环经济报告》,大多涉及关键矿产最终产品的回收利用。

    推进技术研发

    目前的研究,以减少关键矿产使用强度、寻求替代技术突破等创新创造为主,重视基础性研究,促进清洁能源发展,拓展关键矿产供应多样性。美国地质调查局全面开展全球评估,确定关键矿产新的资源,关注矿产品使用效率、替代、回收等技术。日本经济产业省与资源开发企业和大学合作,促进关键矿产的高效使用和循环利用。欧盟《原材料倡议》提出后,已经实施56个项目,其中技术类项目2.67亿欧元,包括勘探、开采、选冶、替代性、废弃物处理等技术;非技术类项目2830万欧元;国际合作750万欧元。

    启示与建议

    加强关键矿产调查研究及勘查工作

    鉴于国际经验,建议我国提高对关键矿产工作的重视程度,加强关键矿产的调查研究及勘查工作。

    一是建议组织专门力量,进行关键矿产目录编制研究。对此,要建立专责小组,确定关键矿产评价指标体系,提出关键矿产清单,尽快形成我国关键矿产目录。同时,加强对备选关键矿产的形势分析,加强跟踪监测、预警和研判,有针对性地提出关键矿产的发展战略和产业政策。

    二是抓好关键矿产潜力调查评价与规划。建议针对重点地区、重要成矿带加强关键矿产资源潜力调查评价,加强关键矿产成矿理论模型研究,摸清我国关键矿产资源潜力,并以此为基础做到关键矿产资源潜力调查工作制度化。

    三是加大关键矿产勘查力度。建议将关键矿产勘查作为今后“找矿突破战略行动”的主攻矿种,进一步创新找矿机制,采取积极有效的激励措施,吸引社会资本对关键矿产勘查的投入。对此,要重视理论及方法、机制创新等研究,着重加强绿色勘查工作,为提高关键矿产国内保障能力奠定扎实的资源基础。

    四是制定相应的关键矿产矿业权制度。建议在深化矿产资源管理制度改革过程中,充分发挥市场在资源配置中的决定性作用,优化矿业权出让流程,完善矿业权出让收益标准,降低企业矿业权获取和持有成本,加快关键矿产地质调查成果的应用转化,尽快将找矿靶区转化为可以向社会出让的探矿权。

    五是加强关键矿产全流程和生命周期管理。建议确立跨部门协调机制,由资源管理部门、产业管理部门乃至境外投资促进部门采取统一政策和目标导向,确保关键矿产的安全稳定供应。同时,要采取多种政策手段加强技术研发工作,重点是关键矿产的高效利用和循环利用以及替代品研究,提高国内关键矿产资源的勘查开发和利用效率。

    六是优化境外关键矿产资源战略布局。加强对国外关键矿产战略布局研究和前期基础调查,引导企业“走出去”获得矿权。尤其要关注“一带一路”沿线国家集中度高的关键矿产,如南美铜、锂矿,非洲的镍、铜及钴矿等,要作为战略布局的重点。

    作者单位:中国地质调查局发展研究中心(自然资源部矿产勘查技术指导中心)

    从战略高度谋划对策保障供应

     

    加拿大岩石圈探测计划

     

    地球内部剖面示意图

    前不久,我国启动了地震科技创新工程,拟通过“透明地壳”“解剖地震”等4个地球深部探测计划的实施,在未来10年,大幅提升地震科学研究水平以及防震减灾能力,达到国际先进水平。那么,和世界发达国家相比,在地球深部探测方面我们可以借鉴哪些经验成果?大数据时代地质学家探测地球内部所面临的焦点和难点有哪些?从上个世纪60年代起,随着人类对海洋认识的加深,发展出了划时代的板块构造理论,几乎完美地解释了与海洋有关的地质学问题。所以,人们开始把板块构造理论运用于陆地,也就是板块构造理论的“登陆”。

    在研究海洋地质的过程中,科学家广泛采用地球物理学的方法,结合钻井,取得丰硕成果。自然而然地,研究大陆地质学也可以按照这个思路进行。所以,从上个世纪70年代开始,各国相继展开了各式大陆探测计划,极大地完善了大陆地质学理论并取得了良好的经济效益。

    美国:大陆反射地震探测计划和地球透镜计划堪称深部探测典范

    在上个世纪70年代末,美国率先开始实施了大陆反射地震探测计划。这项计划的研究手段来源于石油勘探技术,通过布设一系列测线,收集人工地震产生的地震波,处理之后就可以得到很多地下地质结构的信息。这个计划取得了很多优良的成果,比如:揭示了美国东海岸阿帕拉契亚山的构造,西部山地的地下结构,尤其在落基山断层之下发现一系列油田。一连串的科学与社会效益,使该计划堪称深部探测的典范。此外,这次探测计划的成果,还引发了其他国家相关计划的出炉。

    2001年,美国国家科学基金会、美国地质调查局和美国国家航空航天局,联合发起了一项新的开创性地球探测计划——地球透镜计划。该计划是一项全新的具有风险性的地学探索工作,主要分为四项内容:

    第一项是建立一个由2000个地震观测点构成规则的流动测网,轮流进行地震观测,实时采集数据,用来研究地幔乃至深达近3000公里的地核和地幔边界的情况。另外,还可以用来监测火山和地震活动,进行灾害预测。

    第二项是建立圣安德列斯断裂深部观测站。圣安德列斯断裂是地球上最活跃的断层之一,穿过美国经济发达、人口密集的西海岸,研究程度很高,危险性也很大。项目将在断层带上取出了40米的岩芯供科学研究,并在深部建立了一个观测站,进行长期的观测研究。

    第三项是板块边界观测站,利用GPS和应变测量仪,对太平洋板块和北美板块的相互运动进行连续观测,以研究地震和火山造成的地壳缓慢变形,增强预报的准确性。

    第四项是合成孔径干涉雷达,可以用于火山和地震灾害的研究,还可以提供因地下水和石油的开采造成的地面沉降信息等。美国的地球透镜计划在2003年由国会批准实施,为期15年(2003年~2018年),预计投资超过200亿美元。

    英国:反射地震计划揭示地球霸主恐龙灭绝猜想

    英国反射地震计划开始于1981年,探测范围覆盖英伦三岛及附近大陆架,揭示了这一地区地壳和地幔的结构特征,并得益于反射地震计划帮助,成功发现了储量约47亿吨的北海油田。

    而让人意想不到的是,该计划发展的地球探测新技术,在寻求恐龙灭绝成因方面发挥了很大的作用。我们知道在6500万年前的白垩纪末期,地球霸主恐龙突然灭绝,一种猜想是有一颗直径至少10公里的陨石与地球相撞,导致全球气候大变,恐龙灭绝。

    但这么大一颗陨石与地球相撞,必定要留下一个巨大的陨石坑,那么它在哪儿呢?早期的科学家通过对墨西哥湾地区岩石学的研究发现,这里可能存在一个巨大的陨石坑,但它到底是什么形状,有多大,一直是个谜。因为这里大部分地区都是在海下的,难于观察。所以,在1996年的1月~5月间,该计划的科学家联合美国、墨西哥的地质学家对墨西哥湾地区进行了详细地探测,最终确定了这里存在一个巨大的陨石坑,直径大约100公里,为恐龙灭绝这一科学问题的研究补上了重要的一环。

    加拿大:岩石圈探测计划为矿业勘探和开采提供详细信息

    加拿大岩石圈探测计划(1984年~2003年)是加拿大国家级多学科合作的地球科学研究项目,目的是综合了解北美大陆北半部的大陆演化。加拿大地区本身地质演化历史久远,超过40亿年,这让加拿大成为研究地球大陆早期历史及后续演化最理想的国家。

    在漫长的历史中,大陆经历了怎样的变化,都有哪些地质过程,大陆的组成是怎样的,这些问题不仅对加拿大,更是对全球的地质学研究都有着重要的意义。另外,加拿大矿产资源丰富,矿业是本国的支柱产业之一,探明地下的矿产分布及储量,更是对本国的经济发展具有重要意义。所以,加拿大岩石圈探测计划从一开始就具有科学和社会的双重目标。

    从1984年开始,参与该研究的750多名作者发表了近2000篇著作,详细阐述了加拿大本土大陆的演化特点,绘制详细的岩石圈剖面,尤其注重对矿业开发区的探测,为矿业勘探和开采提供更详细的信息。

    所有这些,不仅显著提高了加拿大大陆地质学的研究水平,而且极大地促进了本国矿业发展,丰富的成矿信息增强了矿业公司投资的信心。

    澳大利亚:“玻璃地球”计划的目标是人眼能看到地下构造、岩层、矿产甚至灾害

    矿产资源大国澳大利亚被誉为“坐在矿车上的国家”,为了解决未来的资源问题,1999年该国提出了“玻璃地球”计划。所谓的“玻璃地球”,顾名思义,就是让地球像玻璃一样透明,让人一眼就能看到地下的构造、岩层、矿产甚至灾害。有学者称之为“透明地球”或“水晶地球”,在一个国家范围内则被称为“玻璃国土”,指通过多种地质手段获取海量数据,建立全球性、多尺度、数字化的地质模型,可供我们查询和分析,然后据此作出正确合理的决策。澳大利亚“玻璃地球”的思想理念一经提出,就吸引了世界各国纷纷效仿,开始投入大量资金进行实施。

    “玻璃地球”计划的目标是:使澳大利亚大陆地表以下1000米深度以内的地质状况变得透明。要实现这一目标,需要大量的地质勘探、地球物理勘探和地球化学勘探工作,如:新的钻探技术、航空重力梯度测量、航空电磁法、地球化学填图、同位素跟踪、地下水化学研究等。该计划提出之后被正式列入澳大利亚的国家预算,并开始实施。遗憾的是,2003年因多种原因而被迫终止。

    欧洲:深部探测计划促进了科学研究的跨国界合作

    从1981年起,受美国深部探测计划的影响,欧洲各国随后也展开了自己宏大的计划。

    欧洲深部探测计划(1981年~2001年)旨在实施新一代的重大项目,更好地了解欧洲大陆地壳和地幔的构造演化,以及一直以来控制整个演化的动力学过程。欧洲探测计划挑选9个目标区域进行重点研究,每个区域都由高度自治的研究团队负责,所有的团队都致力于运用地质学、地球化学、地球物理学相结合的方法,了解地球表层和深层的关系,解释形成欧洲大陆岩石圈主要特征的过程。

    在本计划实施的20年间,有30多个国家,上千名地质学家参与,从俄罗斯的乌拉尔山到葡萄牙里斯本,从土耳其到瑞典,地质学家对欧洲的主要地质结构进行了系统的研究,硕果累累,加深了人们对欧洲大陆深部构造和地质学过程的认识,同时也极大促进了科学研究的跨国界合作。

    ◆相关链接

    瑞士地壳探测计划:主要是通过地球物理和地质联合的方法探测瑞士阿尔卑斯山脉的深部结构,深部探测的数据主要采集于1986~1993年之间,研究成果合理解释了瑞士阿尔卑斯山的构造演化:一个温度相对较冷的“山根”快速插入到20公里以下的下地幔,结果导致了大陆的碰撞;高密度球状“山根”导致阿尔卑斯山中部快速隆起及波河盆地下沉的大陆动力学模型。加上欧洲各国联合开展的欧洲探测计划,共同揭示了欧洲大陆与非洲大陆碰撞带的精细结构,为发展碰撞造山理论、薄皮构造理论奠定了基础。

    德国大陆反射地震计划:通过接收、处理和解释地球物理数据,取得了对欧洲深部地质结构的新认识。深地震反射揭示了岩石圈不同尺度的各向异性和下地壳的“鳄鱼嘴”构造,一些反射联合剖面揭示了陆内盆地的演化,显示了下地壳减薄和岩浆初始阶段的证据。

    意大利深地壳反射计划:由意大利国家研究委员会资助,主要目标是通过深地震反射技术研究意大利主要造山带的地壳结构及动力学演化过程。项目起始于20世纪80年代,形成了覆盖意大利半岛及周边海域的地震剖面网。

    俄罗斯深部探测计划:以折射地震技术和大地电磁技术为主,这在国际上是唯一的也是非常超前的。俄罗斯是世界上最早开展深部探测的国家之一,其中科拉半岛科学钻深度超过1.2万米,成为世界上最深的钻孔。科拉超深钻改变了地球物理探测解释的许多深部现象,研究成果形成了适时的成矿地质体定位的深部地质—地球物理和地球动力学标尺和俄罗斯境内各种矿产资源多参数成矿预测分析的数据库。

    ◆延伸阅读

    “透视”地球正变为现实

    在上述国家的研究计划中,所采用的主要方法是地震反射技术,它是一种精度很高的地球物理勘探方法,主要利用人工爆炸、冲击或其他振动源产生地震波,然后在地表或井中用检波器将其接收并对其进行处理和解释,便可以分析判断地层界面、岩土性质和地质构造等。

    目前,美国、俄罗斯、英国、意大利等国都在积极推动“穿透地壳”深反射地震剖面的工作。根据三维可视化地质信息与服务系统,只要按要求在电脑上输入相应的指令,研究区域的主要地层、地下构造、地热、地下水等三维仿真模型即可直观地展现在眼前。如果想知道哪里有断裂,哪里有地热和温泉,哪里赋存着丰富的地下水资源,都可以在系统上清楚地查询。

    未来世界各国的“玻璃地球”计划将会从局部的三维地质模型向全国范围发展,我国的发展方向将会更多地向实用化转变,在规划、国土、环保、水务、市政、建设、农业等多个领域更多地发挥管理和决策的作用。

    目前,虽然实现全球范围的“透明化”尚需要很长的时间,但随着人类探索地球奥秘的步伐不停,大数据时代呈现“看不见”的地球内部将一直是未来地球科学研究的方向。

    大数据呈现“看不见”的地球内部

    近日,纪念欧洲联盟地质调查局地球化学工作组成立30周年、国际地质科学联合会全球地球化学基准委员会成立20周年会议在奥地利维也纳召开。出席会议的有欧洲各国地质调查局地球化学专家和部分国际地球化学家,地调局物化探所研究员、联合国教科文组织全球尺度地球化学国际研究中心常务副主任、国际地质科学联合会全球地球化学基准委员会共同主席王学求博士参加了本次会议。

    本次会议共有来自挪威、法国、英国、西班牙、芬兰、奥地利、瑞典、荷兰、保加利亚、葡萄牙、匈牙利、意大利、德国、丹麦、斯洛伐克、塞尔维亚、纳米比亚、中国、智利、俄罗斯、澳大利亚等国的39位地球化学家参加。会上各国专家共同交流和分享了欧洲与全球地球化学基准计划及应用于环境、资源、农业、健康等领域内的研究进展;讨论了欧洲及全球地球化学研究未来发展方向以及建立各大洲及主要区域全球地球化学基准委员会工作组的可能性;探讨了建立联合国教科文组织全球尺度地球化学国际研究中心国际合作网络,加强国际中心与全球地球化学基准委员会和欧洲地质调查局地球化学专家组等相关国际组织的联系工作;进一步明确了“化学地球”国际大科学计划和全球地球化学基准计划的关系。

    联合国教科文组织全球尺度地球化学国际研究中心于2016年5月12日,依托地调局物化探所在廊坊正式建立运行。本次出访,对于宣传国际中心,加强其与欧洲等相关国际组织的联系,促进国际中心国际合作网络的建设,推动“化学地球”国际大科学计划的实施有着重要的意义。

    参加会议的部分代表合影

    联合国教科文组织全球尺度地球化学国际研究中心积极...